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我，我自己，我们 把人类看作是有着许多竞争和合作物种的生态系统，可以改变医学的实践过程。
男人是什么？或者说明确的说，女人究竟是什么？从生物学角度上面来说，答案是很明显的。人类是从一个带有父母基因的受精卵演变而来的个体。然而，越来越多的生物学家认为这个定义是不完整的。他们认为人类并不单是一个个体，同时也是一个生态系统的集合。他们看来一个受精卵的演变也仅仅是这个生态系统的集合的组成部分。其他还包括数万亿的细菌，每个都是同等的一个个体。他们存在于人的肠内，口中，头上，皮肤和每一寸与他身体表面接口和小洞里。 一个健康的人仅仅是内脏中就有一百万亿的细菌。比他在他父亲的精子和母亲的卵子孕育出生时，他身上的细菌多10倍。而且这些细菌各不相同，精子和卵子提供23000不同的基因。这个微生物群统称为人体的共生菌包含300万左右。不可否认，很多的这些上百万的细菌是一个同一个细菌的变体，但同样的，也有很多不是变体，甚至这些细菌数量的多少也影响了人体的遗传组合。 这也确实是一个系统，人体的进化和细菌的利益已经趋于相同。作为原料交换和微生物的庇护所，让它们住在人体内，提供食物。它们也会保护它们的主人不受侵害。已经趋于成为一个整体了。都不希望人和一方受到伤害。尽管在有些不好的时候这样的一种利益关系会受到损害。之后这些微生物群就会胡作非为引起很多的疾病。 会引起疾病的细菌之前毫无征兆。但疾病初期还是有征兆的。通常，它们不是像20世纪人类已经很擅长用药品解决的急性感染（那些传染病会让20世纪的医生误认为是幼苗引起的，这种方式，也导致了医学科学在鉴别人体微生物系统的丰富性和实用性上的发展缓慢)。它们现在是一种慢性疾病，至少在发达国家关心的主要问题。比如从肥胖症，糖尿病，心脏病，哮喘，多发性硬化，像孤独症样地神经病这些主要都是微生物所引起的。 一个细菌的一生 换个角度去考虑这些微生物，把它们看成是人体内的一个附加器官，只是有点特别。它跟其他的器官差不多重（大约一公斤，或者超过2英镑）。它虽然不像心和肝一样是一个独特地器官。或者它只是一个没有真实形状的器官。像免疫系统就是一些分散在身体的细胞。但它们有一个器官的特征，称之为有序排列的细胞系统。 这些微生物也一样是有组织的。生物中大概有100大种细胞称做类群，每种细菌都有不同的生物化学能力。人体微生物群主要受四种门类的菌群所控制：放线菌，拟杆菌，厚壁菌，变形菌门。很明显，在人体内的细菌都是以一种专门的方式所存在，是专门的不是一成不变的。就像每个地区的生态系统比如森林、草原、珊瑚礁都不同一样，微生物系统也是各有不同。例如那些生长在马拉维，委内瑞拉边区的小孩比北美的小孩含有的维生素B菌要多。他们也能更好的从母乳中提取营养，因为他们体内含有很多的酶，叫做水解酶。这种酶能转换碳水化合物为可用的糖叫做聚糖。这种聚糖在奶中含有很多。 这种酶对我们意义重大。聚糖对人体23000种基因来说都很难消化，只有这种细菌酶可以消化我们的聚糖。然而，自然选择在奶中含有很多的这种酶，这是关于协同进化的一个很好的例子。 此外，早期营养的作用，在生活中被放大了。像牛奶中的多糖类，如果没有酵素助消化的话，消化系统是很难将大量的碳水化合物消化的。微生物群系体内更大的基因组有更大的能力，复杂的碳水化合物根本不能与它相匹配。 它们被无情地分解，还释放出脂肪酸分子，特别点的成为甲酸，乙酸和丁酸，通过肠壁进入到血液循环之中去，就这样，它们通过生物化学的方法分解并释放能量（其中有10%到15%的能量供成人日常代谢）或者转化成为脂肪留下。 地球上的肥胖症 从营养学的角度来说，微生物群系不平衡的时候就会影响它的寄主：它们供给躯体的物质可能过量也可能少量。一份由密苏里州圣路易斯市华盛顿大学医学院 Jeffrey Gordon博士通过对细菌和肥胖的研究做出了对这种影响的初步分析。Gordon博士在2006年发表了一篇关于细菌在肥胖和瘦弱的美国人肠内的复杂分布的文章。他发现肥胖的人比瘦弱的人体内含有更多的硬壁菌门，却有更少的拟杆菌门。如果通过节食使人变瘦，那么他的体内菌群的分布也相应的与瘦人一样。 在老鼠身上的实验表明这不仅仅是改变细菌就可以改变这种状况的问题。事实上，他们通过抑制一种促进产生脂肪的激素的分泌，同时抑制一种可以阻止脂肪燃烧的酶的产生来减肥。这或许可以解释农业中的一件奇怪的事情，通过给牛喂食抗生素可以帮助它们增肥——虽然这个过程增加的是牛的肌肉和脂肪。 我们已经证明了肠内的菌类与肥胖有关，Gordon博士就在想如果反过来这个理论能不能成立。他到马拉维考察研究，在去年的一次会议中说道他发现反过来也确实成立。如果菌类的种类搭配不正确的话也会引起营养失调。 为了证实这一点，他和他的团队跟踪观察了317对双胞胎（一些是异卵双生的，一些是同卵双生的）。在这些双胞胎中，有43%是两人的营养状况都很好，有7%是两人都营养不良。但关键的是，剩下的50%中，全是一个营养状况很好，另一个却营养不良的。 就像瘦的和胖的西方人，一个营养状况很好的和一个营养不良的双胞胎体内都含有不同的生物体系。营养不良的孩子的体内缺乏合成维他命和消化复杂的碳水化合物的能力。当Gordon博士把一些微生物细菌移植到一只专门的老鼠体内，在之前这只老鼠体内内脏是没有细菌的，这些细菌在啮齿动物中表现与人类同样的结果。 似乎表明了即使有些人的饮食足以来满足所需营养，菌类也可能会引起他出现营养不良的现象。 如果这是真的（人们的研究也证明了这点），那么这就是一个特别的结果。很明显，营养不良的膳食会引起一些营养不良。但在一些双胞胎当中，他们吃的膳食都一样而且充足，当然有些双胞胎是不一样的。也许我们可以调整内脏里的细菌来治疗营养不良。 既然微生物菌群对治疗营养上的问题有疗效，那么很明显也可以用来治疗心脏病，糖尿病和多发性硬化症以及其他疾病。 对人类的观察和在老鼠身上的实验表明，微生物菌群与心脏病的关联是与其他疾病的两倍。帝国理工学院的 Jeremy Nicholson 对人体进行了观察，伦敦的 Nicholson医生研究了疾病与新陈代谢的关系，得出结论：人类尿液中的甲酸与他的血压成反比（这就是患心脏疾病的风险因素）。这种关系表现了肾脏中的甲酸就是一个信号分子，吸收一些本来应该和尿液一起排出去的盐分通过血浆回到身体里。因为考虑到甲酸的主要来源是内脏中的微生物菌群，所有Nicholson医生认为各种复杂的细菌与心脏病有关。 俄亥俄州的克利夫兰医学院的Stanley Hazen 提出微生物菌群以另外一种方式影响心脏。他和他的同事用老鼠来做实验，这些老鼠都被用专门的食物喂养以至于它们的动脉都硬化了。他们发现把老鼠体内的微生物菌群用抗生素全部给杀死，这样成功的化解了它们的动脉硬化——尽管原因尚不清楚。 微生物菌群与肥胖的关联性是根据一些病态肥胖的人，他们选择一种叫肠吻合术的程序来使小肠不工作以减少食物被人体吸收。这些人都会患糖尿病。肠吻合术是很有效一种治疗肥胖的方式。用它来治疗糖尿病更是出奇的有效。80%的病例在几天内就恢复了。Nicholson 以及他的团队根据在老鼠身上做的实验表明肠吻合术改变了内脏中的微生物菌体的组成部分。Nicholson医生认为这就是糖尿病突然消失的原因。 第二型糖尿病是讨论中的一个问题。它是由于细胞对胰岛素的不灵敏造成的，胰岛素是一种控制血糖量的荷尔蒙。胰岛素的灵敏性是信号分子网络复杂性和不完美的性的一部分。 Nicholson博士怀疑，尽管他也无法证明这个网的中心就是与微生物菌群有关，就像甲酸在高血压中的作用一样。肠旁路术通过破坏微生物菌群，重置信号，之后糖尿病就消失了。 信号故障 除了心脏病和第二型糖尿病以外，Nicholson医生也考虑了一下人体自体免疫系统就是人体免疫系统对健康的细胞的攻击包括攻击微生物菌群。在内肠壁上有很多免疫系统，它们的工作很不值得羡慕，就是从坏的细菌中区分出有益的细菌。它们的工作是根据细菌表面的分子（通常是蛋白质和碳水化合物）。偶尔有与人体细胞形式相似的细菌那么免疫系统也会将那一类型的细胞一起消灭。由于微生物菌群和人体不健康之间有很多的联系，目前尚不清楚它们只是运气不好，还是微生物菌群中的一些细胞受到影响，从而使它们从那个整体的生态系统中分裂了出来，成为了坏的细胞。 Nicholson医生认为自体免疫系统与微生物菌群之间有联系的疾病还包括1型糖尿病（不是由抗胰岛素引起的，而是由胰岛素分泌细胞的自身免疫的破坏所引起的），哮喘，湿疹和多发性硬化症。一样虽然细节还是比较含糊，但是微生物菌群内的一些细菌在不同的情况下似乎在搞乱免疫系统，从而对身体内其它的一些细胞不利。 关于多发性硬化症，去年德国弗莱堡免疫生物学和表观遗传学研究所的Kerstin Berer和她的同事已经发表了一项研究报告。他们再次在小鼠身上做的实验显示，肠道内的细菌参与到了反对神经细胞让它们被孤立的活动当中，从而导致了多发性硬化症。 这些和别的一些关于微生物菌群的出错引出了一个有趣的问题。如果肠道细菌使你生病，如果把它们换出来就能够健康了吗？酸奶行业广告已经已经高呼好多年了：“补充你所需有益的细菌”。意思就是一种外部适合的菌类对于健康是有帮助的。 培养的问题 临床试验已经确切表明益生菌（一种已发现的细菌混合物，例如，在酸奶中就有此类细菌）可以缓解过敏性肠道的症状，这些人群的肠道菌通常不太正常。至于益生菌能否对其他人群产生有益效果还尚无从知晓。Gordon医生的研究团队在去年发表的论文中称，在同卵双生子中体内微生物不受酸奶的影响；当双生子中的其中一人要求经常喝酸奶直到2个月，而另一位并不这样吃，然而微生物群并无变化。 酸奶所能携带的细菌种类有限。不过另外一种干预措施允许整个微生物生态系统从一个肠道移植到其他肠道中去。这就是通过移植少量粪便来达到目的。俄克拉荷马市的浸礼会医学中心的Mark Mellow使用粪便移植技术治疗溶血棱状芽胞杆菌感染（这种杆菌会造成严重的腹泻和其他症状），特别是让已住在医院中的病人接受此种治疗。 根据美国疾病防治中心的数据，难消灭额溶血棱状芽胞杆菌仅在美国就造成14000人死亡。原因在于这种杆菌对许多普通的抗生素无效。因此需要诸如野战重炮的药物、万古霉素和甲硝唑这样的药物来进行清除。同样他们也清除了肠道中大多数微生物群。如果进行清理后并没有消灭溶血棱状芽胞杆菌，它将卷土重来继续造成恶果。 Mellow医生已发现使用来自健康的人体身上取得粪便进行灌肠疗法治疗这些病人常常有效。新的微生物迅速生长之后占据了直肠的空间，从而清除病菌。去年他和他的同事宣布他们已经用这种方法在五家医院为77名患者进行治疗，初期治愈率达91%。而且，当那7名初次未能痊愈在接受第二次治疗时，有六名患者都恢复了健康。尽管粪便移植手术用以治疗溶血棱状芽胞杆菌尚未进行严格临床实验，对于这种疾病也算是有了一种有效且便宜的解决方案。 然而，最惊人的的说法应该是，微生物菌群和人类健康的关系同样影响着人脑。长久以来，人们就知道患有自闭症的人群通常也具有肠道疾病，通常其肠道内的微生物群也与常人不同。特别的是，他们的肠道内富含梭菌类。这对于治愈他们的病症来说十分关键。一个功能健全的微生物系统并不是一种不存在冲突的系统，竞争存在于任何系统中，即便那些稳定且富有活力的系统也是如此。梭菌类通过分泌酚类（石炭酸，最初的消毒剂，就是酚类物质）来清除其他细菌以占据他们的生态位置。不过酚类对人体健康细胞也有毒害作用，所以人体需要中和以减轻危害。硫酸盐可以中和酚类物质。体内如果拥有过多的梭菌将产生过量的酚类物质，从而使人体内硫的储备流失。硫也是体内其他组织的必须品——包括脑发展。如果非常态的微生物群导致肠需要过量的硫，脑部将反常的生长方式来满足需要。 这是否是造成自闭症的真实原因还没有得到证实。不过这还是说明了许多自闭症患者涉及硫代谢的基因缺陷。他们肠内的梭菌把它们推到边缘。
在新近的DNA序列技术（让你直接区分细菌而不用在培养皿中培养）的帮助下，研究微生物更加方便，在这一领域了应用这一技术也是一种趋势。不过这种研究本身也存在风险。很可能会由过去对体内微生物菌群的影响的忽视转为过度重视，而过去一些重要的医疗成果也可能被视为错误的方法。  不管这些疾病是否真的是微生物所导致的，这些微生物滋养了人类是毫无疑问的，它们着实在人类维持正常的新陈代谢的方面提供了很大的帮助，或者至少一部分，甚至在许多情形下也造成了伤害，也许它们可能通过一种未知的方式影响人类的世世代代。 繁衍游戏 许多涉及微生物的医学疾病都让我们迷惑。它们看起来是在经营一个家庭，不过没人能查出其涉及的基因。这也许是因为这些效应巧妙的由不同基因所传播。不过也可能是因为其中一些——仅仅是一些——这些基因还始终未在人类基因组中发现。 微生物也能遗传，但不像精子卵子中所携带的基因那样准确而已。许多微生物在母亲分娩时留在孩子身上。其他的微生物来源于儿童所直接接触的生存环境。这就是说有可能那些无法定位的遗传性疾病的致病基因已经遗传给后代，然而导致疾病是细菌性的。 这远远不是一个有趣的智力游戏了。要知道治疗遗传疾病不容易，而通常情况下都是无法治愈的。现在我们期待有药物能够治愈遗传疾病，但是人类基因组做到，细菌却可以通过医疗手段和特定方式进行操纵。它们可以通过抗生素和移植的方式得到修正。如果微生物确实如目前研究所重视的那般重要，那么我们将展开一种全新的治疗方式。 |
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